HDMI矩阵切换器​背景

HDMI:HDMI的英文全称是"High Definition Multimedia Interface"，中文的意思是高清晰度多媒体接口。HD MI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。应用HDMI的好处是:只需要一条HDMI线，便可以同时传送影音信号，而不像那些需要多条线材来连接;同时，由于无线进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。对消费者而言，HDMI技术不仅能提供清晰的画质，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装。

2002年的4月，日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司成立了HDMI组织开始制定新的专用于数字视频/音频传输标准。2002年岁末，高清晰数字多媒体接口(High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0标准颁布。HDMI在针脚上和DVI兼容，只是采用了不同的封装。与DVI相比，HDMI可以传输数字音频信号，并增加了对HDCP的支持，同时提供了更好的DDC可选功能。HDMI支持5Gbps的数据传输率，最远可传输15米，足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s，因此HDMI还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具有"即插即用"的特点，信号源和显示设备之间会自动进行"协商"，自动选择最合适的视频/音频格式。美国FCC 规定2005 年7 月1 日起，所有数字电视周边产品都必须内建HDMI或DVI。

HDMI矩阵切换器是将一路或多路视HDMI信号分别传输给一个或者多个显示设备,如两台电脑主机要共用一个显示器,矩阵切换器可以将两台电脑主机上的内容任意切换到同一个或多个显示器上。

采用HDMI2.0规范的线缆除了传输速度更快之外，其它主要改进包括:可以向同一屏幕传输不同的视频和音频，支持21:9的广角视频，并实现音频与视频内容的自动同步等。

HDMI 2.0并没有定义新的数据线和接头、接口，能保持对此前版本的HDMI规范的兼容。但是现有设备如果想要支持HDMI 2.0规范，需要厂商对硬件进行更新。

HDMI协议发布至今已近更有6个版本，HDMI的首个1.0版本的发布时间是2002年12月。采纳HDMI此前版本规范的厂商采用HDMI 2.0规范，不需要额外的专利费用。

现在市场上销售的HDMI矩阵大都为HDMI1.4/1.3及以下版本，很多新的产品都是采用HDMI1.4，最高只支持4K分辨率30帧率的分辨率，在60帧的前提下，最大仅能支持2048x1536p的视频，而对于4K视频，可以提供24帧和30帧的帧速。这样的速率显然无法满足未来的需求了，为此，HDMI-UH矩阵采用了2013年9月发布的HDMI2.0技术，可以同步传输4K分辨率下60帧的视频，并且支持8K分辨率传输。

HDMI矩阵切换器主要应用于广播电视工程、多功能会议系统、多媒体会议厅、大屏幕显示工程、电视教学、指挥控制中心等要求极高清晰度的场合。具体应用领域有:学校教学、医院研讨、政府办公、企业会议、监控指挥等。

矩阵切换器的功能是将一路或多路音视频信号分别传输给一个或者多个显示设备，因此我们可以按照信号源的不同来分类矩阵切换器。也就是，根据想要切分的信号不同，来确定矩阵切换器的种类。矩阵切换器按信号源的类型可以分为:VGA、AV、VIDEO、DVI、HDMI矩阵切换器等等。例如:VGA矩阵切换器就是输入输出信号为VGA信号的矩阵切换器。其它类型可以类推。像矩阵就有很多种类如AV矩阵、VGA矩阵、RGB矩阵、DVI矩阵等，下面将着重介绍一下几种常见信号源的种类。

矩阵，实现多路信号进，多路信号输出，可以将任意一个输出口进行信号切换，来输出任意一个输入信号。

显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA(Video Graphics Array)接口，也叫D-Sub接口。虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但很多低端产品为了与VGA接口显卡相匹配，因而采用VGA接口。VGA接口是一种D型接口，上面共有15针空，分成三排，每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。

目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的A/D(模拟/数字)转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过D/A和A/D2次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA接口应用于CRT显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。VGA矩阵实现的是多路VGA信号输入，多路信号输出。

对一种颜色进行编码的方法统称为"颜色空间"或"色域"。用最简单的话说，世界上任何一种颜色的"颜色空间"都可定义成一个固定的数字或变量。RGB(红、绿、蓝)只是众多颜色空间的一种。采用这种编码方法，每种颜色都可用三个变量来表示-红色、绿色以及蓝色的强度。记录及显示彩色图像时，RGB是最常见的一种方案。但是，它缺乏与早期黑白显示系统的良好兼容性。因此，件多电子电器厂商普遍采用的做法是，将RGB转换成YUV颜色空同，以维持兼容，再根据需要换回RGB格式，以便在电脑显示器上显示彩色图形。RGB矩阵是将VGA信号转换成RGB信号来实现矩阵功能。

AV端口(又称复合端口)原文为Composite video connector，是家用影音电器用来传送类比视讯的常见端口。AV端口通常是黄色的RCA端口，另外配合两条红色与白色的RCA端口传送音讯。欧洲的电视机通常以SCART端口取代RCA端口，不过SCART的设计上可以载送画质比YUV更好的RGB讯号，故也被用来连接显示器、电视游乐器或DVD播放机。在专业应用当中，也有使用BNC端口以求获得更佳讯号品质。在AV端口中传送的是类比电视讯号的三个来源要素:Y、U、V，以及作为同步化基准的脉冲信号。Y代表影像的亮度(luminance，又称brightness)，并且包含了同步脉冲，只要有Y信号存在就可以看到黑白的电视影像。U信号与V信号之间承载了颜色的资料，U和V先被混合成一个信号中的两组正交相位(此混合后的信号称为彩度(chrominance))，再与Y信号作加总。因为Y是基频信号而UV是与载波混合在一起，所以这个加总的动作等同于分频多工。